危險氣體對煤化工空分裝置安全的影響

張亮，趙振宇(興安盟烏蘭泰安能源化工有限責任公司，內蒙古 烏蘭浩特 137400)

0 引言

在工業生產中空分裝置的應用，會產生大量廢氣，尤其是在煤化工生產、制藥工業生產、石油生產以及化學工業生產，廢氣的排出會出現安全風險與安全隱患。為促使空分裝置能夠在煤化工生產中實現自身的安全穩定運行，對危險氣體問題要給予更多重視與關注。在這一過程中，對不同類型危險氣體要有正確認識，并給出相應調整措施，確保空分裝置的安全穩定運行。

1 空分裝置的環境要求

乙炔、甲烷等碳氫化合物以及二氧化碳、一氧化碳等氣體，會對空分裝置的安全生產運行產生很大影響，同時也主要是影響安全的有害氣體。在當今的大氣污染中，包括無機氣體以及有機氣體等100多種氣體，在此類氣體中，有部分氣體與一氧化碳、二氧化碳等氣體的理化特性相似。其中二氧化氮、氨氣等氣體，會對設備設施造成腐蝕。在溫度較低的環境中，部分氣體會析出結晶，使得通道、管道被堵塞[1]。如果出現此類情況，那么會形成碳氫化合物，出現干蒸發現象，帶來安全隱患，使得各環節工作安全受到影響。在空分裝置中包含原料空氣，而原料空氣的氣體組成存在不同，出現這一問題的主要原因是受到環境的影響。

如果將空分裝置應用在重污染化工區域當中，其中的微量有害氣體會超過正常標準，對空分裝置安全產生直接影響。基于此，要對空分裝置地址進行擬建，在擬建期間要對以下問題進行充分考慮與分析：(1)空壓機吸氣口要確保其安全性，要防止原料被氣體污染情況產生，在此期間，對于當地主導風向要給予更多重視，將空壓機吸氣口設置在污染源的上風口中，減少污染問題的產生；(2)空壓機吸氣口要確保能夠與污染源之間保持相應距離，這樣才能避免污染問題；(3)相關工作人員要及時做好分子篩選擇工作，在實際選擇過程中，切不可貪圖小便宜，要選擇正規、大型廠家，這樣分子篩的質量也會在一定程度上得到保障，防止在分子篩投入運行之后出現一系列隱患問題，帶來嚴重損失；對分子篩裝填高度要進行全面考慮，促使大雜質氣體凈化安全系數能夠得到保障；(4)如果所處環境的酸堿性氣體相對較多，那么會對酸性氣體以及雜質的清除提供更多便利。通過該種方式，實現對空分裝置的保護，延長空分裝置使用年限。針對預冷系統，可以采取直接換熱方法，將空氣與水之間直接接觸。在煤化工生產中，空分裝置往往被設置在化工區域中，因此，相關工作人員要充分考慮空分裝置的布局問題[2]。一旦在煤化工生產中，空分裝置的選址問題以及整體布局問題合理性沒有得到保障，那么對于空分裝置的安全運行產生很大影響。基于此，工作人員在選址與布局過程中，要對各方面問題進行全面分析與了解，確保布局合理性與有效性，實現空分裝置的正常運行。

2 常見危險源與注意事項

2.1 油分含量分析

空分裝置在應用過程中，對原料氣有較高的要求，要確保原料氣無雜質與純凈性，并且要對易燃易爆危險源進行有效控制。與此同時，對于測量工藝氣當中的油分要給予重視，如果油氣被帶入塔中，即使不進行生產工作，也會存在安全隱患。在實際操作工作開展中，工作人員要對油氣含量進行分析與了解：(1)針對操作期間機組排氣溫度以及空氣壓縮機潤滑油量做好控制工作，針對油水要定期做好吹除工作，實現空分裝置的正常運行。(2)工作人員針對預冷水質是否含油問題，要進行定期檢查，明確其是否符合相應標準[3]。在這一過程中，還要檢查空分裝置的運行情況，明確在運行期間是否存在問題。如果存在問題，那么要給出相應調整措施。(3)在設備運行過程中，不管是進行生產工作還是停產，要對膨脹機系統密封器投運情況進行全方位監視。如果在這一過程中出現密封氣壓過低情況，要及時將油泵關閉。(4)在安裝使用之前，做好脫脂處理工作，尤其是液氧、氧氣流經當中指示儀表的處理工作，更要加強重視程度。新建的空分裝置，要及時做好脫脂脫碳處理工作。

2.2 氮氧化合物含量分析

在當今社會發展背景下，大氣中的氮氧化物含量每年以0.2%～0.3%速度增長，氮氧化物中的一氧化二氮氣體會對空分裝置的安全運行會產生很大影響。因此，帶入到空分裝置中的一氧化二氮要不斷降低，這也是保證空分裝置安全穩定運行的關鍵。盡管一氧化二氮氣體的化學性質較為穩定，不會出現設備腐蝕情況與爆炸情況，但是其物理性質同樣會對空分裝置造成影響。一氧化二氮的化學性質主要來源是空分裝置中的溫度條件與壓力條件。在氮氧分離期間，由于受到不同因素影響，上塔底無法獲得純度較高的氧氣產品與液氧產品。此時如果出現液氮排放不充分問題，那么一氧化二氮會很快聚集。當一氧化二氮在液氧中的質量分數超過相關標準時，一氧化二氮會析出形成固體，使得冷蒸發器通道會出現阻塞情況[4]。為最大程度上避免此類情況出現，要對分子篩吸附劑進行合理選用，從而將空氣中存在的一氧化二氮去除，實現對空氣中二氧化碳以及水分的吸收。

2.3 總烴、總氮含量分析

針對液氮中的碳氫化合物進行有效控制，同時按照時間做好相應分析記錄工作，在控制室當中要配備相應的在線分析儀，這樣可以為操作人員的監控提供更多便利。在對液氧以及空氣當中存在的氮氧化合物進行檢測過程中，要對乙炔這一危險性最大的氣體進行有效監測。如果在碳氫化合物中出現乙炔含量過高情況，那么可以采取以下方式，對問題進行解決，將乙炔含量控制在有效范圍內：

(1)對在線分析儀是否正常運行進行檢查，在具體檢查中，可以采取不同方式，比如：現場分析方式、與其他工藝參數對照方式、觀察方向與大氣質量方式等。接著要對碳氫化合物中乙炔過高的原因進行了解，并給出相應解決措施。

(2)為使得主冷液氧中濃縮的碳氫化合物等不同有害氣體能夠降低，可以通過加大液氧排放方式。在這一過程中，要及時對其他工況是否安全穩定運行進行實時觀察。

(3)工作人員針對分子篩吸附器控制參數，對具體工作狀態進行檢查，明確其是否正常。為使得分子篩吸附器的安全得到提升，無論是空氣入罐之前的疏水導淋噴水，還是儀控閥具體工作情況，都要在現場中做好現場確認工作[5]。

(4)如果上述工作方式，都沒有降低乙炔含量過高情況，反而乙炔含量一直升高，并已經達到停車極限，那么需要立即停車，將設備當中存在的液體及時排放出來。同時做好空分裝置的升溫解凍工作。

2.4 二氧化碳含量

在大氣中，二氧化碳的含量占據總體積分數0.03%左右，如果在溫度低于-78 ℃的環境當中，二氧化碳會從氣體形態轉化為固體形態，也就是人們熟知的干冰。固體形態的一氧化二氮會在熱換氣通道中固結，情況較為嚴重下，會出現熱換通道阻塞情況，使得通過流體阻力增加。此時，空分裝置無法實現自身的正常運行。如果二氧化碳與其他氣體凝結溫度或者凝固溫度相同，那么在壓力上升過程中，二氧化碳的凝固溫度以及凝結溫度也會提升。基于此，要將降低低空分塔中的二氧化碳含量作為一項重點工作。

3 關鍵設備操作應該注意的問題

為使得煤化工空分裝置安全得到保障，實現化工生產工作的有序進行，針對關鍵設備的操作注意事項，相關工作人員要有正確把握。只有這樣才能將關鍵設備的優勢與價值發揮出來，減少危險氣體的產生，將危險氣體控制在有效范圍內，減少危險事故的出現。

(1)要確保預冷系統與監視設備的安全穩定運行，此時要確保空冷塔底部液位的可控性與空氣出口溫度的可控性。在預冷系統與監視設備的操作中，要嚴格按照相應標準與規定進行，從而將系統優勢與監控設備價值發揮出來，實現對空分裝置運行的有效監督與管理。及時發現空分裝置運行使用中存在的問題，并給出相應調整措施。

(2)針對純化系統，在系統運行中，要確保能夠將監視程序切換為正常運行，此時對蒸汽加熱溫度情況要進行監督與檢查。同時還要明確分子篩的再生溫度趨勢情況，對純化器出口的二氧化碳含量，要進行實時監督，確保各環節工況都能夠被控制在有效范圍內。

(3)針對增壓膨脹及高低壓板式熱換系統的應用，工作人員要時刻關注膨脹增壓端以及膨脹段振值的變化情況。同時還要檢查機組密封氣壓是否存在異常情況等。同時，還要重點關注熱端溫度差變化，并對數據變化原因進行分析與總結。

4 結語

綜上所述，實際上空分裝置是由不同系統組成，比如：增壓膨脹系統、分子篩純化系統以及精餾系統等。空分裝置是否能夠實現自身的安全穩定運行，會對后續工作的展開產生直接影響。一般情況下需要在整套煤化工流程前端設施空分裝置，如果在這一過程中出現問題，那么會對后續工序造成影響，嚴重情況下會出現全部停車情況。因此，在實際操作中要注意工作人員要做好全方位觀察工作，觀察增壓膨脹系統參數變化情況、高低壓板式熱換系統參數情況。同時還要觀察機組密封氣壓力是否正常等，針對其中變化的參數信息，要對變化原因進行分析，并做好總結工作等，確保空分裝置的安全運行，減少危害氣體的影響。